湖泊打捞蓝藻浆藻水分离废水处理技术探讨

湖泊打捞蓝藻浆藻水分离废水处理技术探讨

胡家奇

昆明滇池湖泊治理开发有限公司 昆明 650000

摘要：本文详细介绍了目前国内工程应用中藻水分离工艺技术现状,对现有技术做了归纳整理与深入分析,为未来藻水分离后废水处理的工艺改进提供有效依据。

关键词：湖泊；打捞蓝藻；分离废水；处理技术；

大量蓝藻漂浮于水面，随风漂移到岸边，腐烂后污染水质，散发嗅味，污染周边环境。为了缓解蓝藻水华对水环境的影响，将蓝藻浆打捞出湖泊，再通过混凝沉淀（或气浮）进行藻水分离，上清废水排入湖泊，浓缩后的藻泥经脱水后处置利用。若打捞的蓝藻浆已经开始腐烂，藻细胞内的藻液将释放到水中，藻水分离后的废水中将会含有大量有机污染物（蛋白质、多糖、腐殖酸等）、总氮、总磷以及藻毒素等，直接排入水体将对水环境造成较大的污染，威胁供水安全。为了处理藻水分离废水，本文建立了一套AO曝气生物滤池+紫外催化氧化+物化沉淀工艺，去除废水中的有机物、氮、磷以及藻毒素等，并优化了工艺参数。

1 实验部分

1.1 水样准备

从无锡太湖梅梁湖取蓝藻浆，经过一段时间的自然腐烂，投加PAC和PAM进行混凝沉淀，取上层清液备用。废水的COD为250mg/L，TN、TP和藻毒素的质量浓度分别为400mg/L、2.58mg/L和1.69μg/L。

1.2 实验装置

工艺流程包括AO曝气生物滤池、紫外催化氧化及物化沉淀。实验装置由厌氧生物过滤柱、好氧生物过滤柱、紫外催化氧化装置、进水泵、回流泵及空气泵组成。

厌氧生物过滤柱用有机玻璃制作，内径9cm，高度120cm。柱内填充陶粒，粒径3～5mm，填充高度60cm。厌氧生物过滤柱用有机玻璃制作，内径9cm，高度295cm。柱内填充陶粒，粒径3～5mm，填充高度180cm。柱内填料底部设置微孔曝气头。紫外催化氧化装置用有机玻璃制作，长度55cm，直径15cm，内部装有套有石英管的紫外灯管，紫外灯管的功率为30W，配备型号为12WZ-8扬程为10m的全自动增压泵。进水泵及回流泵用型号为BT100-1J的恒流蠕动泵。空气泵用型号为LP-40、最大水深为2.8m的充氧气泵。

1.3实验方法

实验的进水流量为2L/h，厌氧生物过滤柱水力停留时间为1.91h，柱内溶解氧浓度控制在2～3mg/L，用HCl和NaHCO₃调节水样pH为7.0～7.5。好氧生物过滤柱水力停留时间为5.73h，柱内溶解氧浓度控制在0.5mg/L以下，pH控制在7.0～8.0。硝化液回流比为100%～200%。待装置稳定运行后，测定装置对COD、TN等主要污染物的去除效果。取AO曝气生物滤池的出水充满紫外催化氧化装置，启动循环泵，光照射T时间后放出水样，摇匀测定藻毒素浓度。改变光照射时间分别为0.17、0.5、1、2、5min，重复上述实验。

用六联搅拌器进行混凝沉淀除磷实验，取AO曝气生物滤池出水1000mL六份分别加入六个烧杯中，分别投加PAC为10、20、40、60、80、100mg/L，启动六联搅拌器，300r/min搅拌1min，50r/min搅拌15min，然后静置沉淀30min。沉淀后取上清液经0.45μm滤膜过滤后测定TP含量。

1.4测试指标及分析方法

主要测试指标包括COD、TN、TP及藻毒素浓度。其中COD分析采用重铬酸钾法；TN分析采用过硫酸钾氧化-紫外分光光度法；TP分析采用钼酸铵分光光度法。上述各项指标分析方法均参照水和废水监测分析方法。

1.5系统的挂膜与启动

从扬州某污水处理厂取活性污泥进行生物滤料的接种。将活性污泥倒入装有陶粒填料的过滤柱中，静置2～3d，然后将活性污泥排出。向好氧和厌氧生物过滤柱内注入生活污水，同时向厌氧生物过滤内投加140mL质量浓度为300mg/L的硝酸钾。好氧生物过滤柱曝气，保持溶解氧质量浓度为3mg/L以上，厌氧柱投加硫代硫酸钠控制溶解氧小于0.5mg/L。每天放空过滤柱并重新充入生活污水。取好氧生物过滤柱水样测定COD，取厌氧生物过滤柱水样测定TN。

2 结果与讨论

2.1COD去除效果

AO曝气生物滤池在进水流量为2L/h，厌氧生物过滤柱水力停留时间为1.91h，好氧生物过滤柱水力停留时间为5.73h，硝化液回流比为100%的工况下稳定运行时，AO曝气生物滤池对COD的去除效果如图4所示。由图1可知（0－26d），随着运行时间的延长，反应器中的生物膜逐渐适应藻水分离废水，出水COD趋于稳定，当进水COD在250mg/L左右时，出水COD在46～50mg/L左右，去除率达到80%左右。因需要补充碳源进行脱氮，将进水的COD提升至2000mg/L左右（27－46d），从图1中还可以看出，出水COD依旧在46～50mg/L左右，出水水质达到城镇污水排放一级A标准。

图 1 废水处理阶段COD去除效果

2.2TN去除效果

曝气生物滤池在进水流量为2L/h，厌氧生物过滤柱水力停留时间为1.91h，好氧生物过滤柱水力停留时间为5.73h，硝化液回流比为100%的工况下稳定运行时，AO曝气生物滤池对TN的去除效果如图5前26天所示。当进水的TN质量浓度为400mg/L左右时，出水TN的质量浓度为300mg/L左右，去除率只有25%左右，未达到预计的去除效果。其原因是废水中的碳源远远不能满足脱氮要求，为了提高TN的去除效果，投加无水乙酸钠提高C/N比至8左右，让反硝化菌有充足的碳源进行反硝化。

2.3藻毒素去除效果

经AO曝气生物滤池处理后，出水藻毒素浓度为1.58μg/L左右，说明AO生物作用对藻毒素的降解去除效果较差。取出水在0.17、0.5、1、2、5min5个光照时间下，藻毒素质量浓度下降至1.26、0.98、0.84、0.64、0.37μg/L，去除率分别为20.25%、37.97%、46.83%、59.49%、76.58%，结果见图3。

图 2 藻毒素去除效果

藻毒素在本质上属于有机物的一种，紫外灯的催化氧化会激发产生单线态的氮，单线态的氮具有强氧化性，能够将藻毒素中的环状结构打开引发链式反应。为了进一步探明紫外光催化氧化时间与藻毒素降解速率之间的关系，本实验对上述数据进行分析拟合得到一条降解曲线，如图4所示。藻毒素在前1min内快速被降解，去除率约为50%左右，降解的速度约为0.74μg/(L·min)。随着时间的推移，降解速率逐渐下降并趋于稳定，最终出水藻毒素浓度趋于稳定。由此可见紫外灯光对藻毒素具有降解作用，且随着光照时间的增长，藻毒素降解速率逐渐降低并趋于稳定。由此得出结论，紫外催化最佳氧化时间为5min左右。

图3 藻毒素降解拟合曲线

结论

1）采用AO曝气生物滤池+紫外催化氧化+物化沉淀工艺处理藻水分离废水，废水经AO曝气生物滤池后可以有效去除COD、TN等，再通过紫外催化氧化去除废水中的藻毒素，最后通过物化沉淀去除TP。

2）在厌氧生物过滤柱水力停留时间为1.91h，好氧生物过滤柱水力停留时间为5.73h，回流比为200%，紫外催化氧化时间为5min，PAC投加量为100mg/L的工况下，平均进水COD=250mg/L、ρ(TN)=400mg/L、ρ(TP)=2.58mg/L、ρ(藻毒素)=1.69μg/L的去除率能分别达到81.17%、55.33%、84.88%、76.58%，出水COD降到50mg/L以下，TP降至0.39mg/L，TN降到200mg/L以下，藻毒素降至0.37μg/L，出水呈无色透明且没有嗅味。除TN外，其余达到城镇污水一级A排放标准。

3）此套工艺既降低了废水中的污染物浓度，减轻了嗅味，又减轻了水环境负担，有利于水环境的修复。该工艺技术精炼，设备结构简单易管理，水质处理效果稳定。

参考文献：

[1]梁宇,刘姗姗、基于青龙湖打捞蓝藻浆藻水分离废水处理技术[J].科技经济导刊,2017(34):1-2.